(57)【要約】【課題】  装置の設置状態等に依存せずに土壌の乾燥状態を正確に検出することができ、設置が容易化された土中水分検出装置を提供し、また、この土中水分検出装置による検出結果に応じて土壌の乾燥状態に応じた最適な潅水を行うことができる潅水装置を提供する。【解決手段】  土壌中に埋設されてセンサ素子となる抵抗素子２ａ，２ｂ，２ｃ・・と、上記抵抗素子２ａ，２ｂ，２ｃ・・の両端間に電圧を印加する電源と、上記抵抗素子２ａ，２ｂ，２ｃ・・に流れる電流量及びこの抵抗素子２ａ，２ｂ，２ｃ・・の周囲の土中に流れる電流量の和と、所定の閾値電流値と比較する比較器３ａ，３ｂ，３ｃ・・と、上記比較器３ａ，３ｂ，３ｃ・・における比較結果に応じて、上記抵抗素子２ａ，２ｂ，２ｃ・・が埋設された箇所における土中水分を検出する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
土壌中に埋設されてセンサ素子となる抵抗素子と、
上記抵抗素子の両端間に電圧を印加する電源と、
上記抵抗素子に流れる電流量及びこの抵抗素子の周囲の土中に流れる電流量の和と、所定の閾値電流値と比較する比較器と、
上記比較器における比較結果に応じて、上記抵抗素子が埋設された箇所における土中水分を検出することを特徴とする土中水分検出装置。
【請求項２】
上記電源は、上記抵抗素子の両端間に交流電圧を印加することを特徴とする請求項１記載の土中水分検出装置。
【請求項３】
上記電源は、発振器を備え、
上記抵抗素子の両端間に所定の周波数の交流電圧を印加することを特徴とする請求項２記載の土中水分検出装置。
【請求項４】
上記電源が上記抵抗素子の両端間に印加する電圧は、正負の電圧比がそれぞれ略々５０％であることを特徴とする請求項２又は３記載の土中水分検出装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一に記載の土中水分検出装置と、
上記土中水分検出装置における土中水分の検出結果に応じて、潅水動作を実行する制御手段とを備えたことを特徴とする潅水装置。
【請求項６】
上記制御手段は、潅水動作を実行したときに、潅水動作を実行したことを外部に送信することを特徴とする請求項５記載の潅水装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば農作物等を栽培する土壌中の水や液体肥料等の水分量を検出する土中水分検出装置及びこの土中水分検出装置による検出結果に基づいて潅水を行う潅水装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、特許文献１に記載されているように、土壌の乾燥状態を自動的に検出し、この検出結果に基づいて、自動的に潅水を行う潅水装置が提案されている。この潅水装置は、図５に示すように、一対の検知体１０１，１０１を有し、これら検知体において、それぞれ複数の電極棒１０２ａ〜１０２ｃを有している。この土中水分検出装置及び潅水装置は、一対の検知体１０１，１０１の各電極棒１０２ａ〜１０２ｃを畑の畝１０４の両側から対向させるようにして差し込まれることにより、これら一対の検知体１０１，１０１の各電極棒１０２ａ〜１０２ｃ間に流れる電流量を検出する。そして、検出された電流量と閾値とを比較し、畝１０４の土壌の乾燥状態を検出する。そして、この土中水分検出装置及び潅水装置は、土壌が乾燥していることが検出されると、電磁バルブを開放し、給水ホース１０３により、畝１０４に潅水するように構成されている。
【特許文献１】特開２０００−２３２８２８公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、上述のような従来の土中水分検出装置及び潅水装置においては、各検知体１０１，１０１の各電極棒１０２ａ〜１０２ｃ間の距離が変化すると、検出される電流量が変動してしまう。すなわち、各電極棒１０２ａ〜１０２ｃ間の距離が変化すれば、これら電極棒１０２ａ〜１０２ｃ間の土壌が含有する水分量が一定であっても、電気抵抗が変化するので、検出される電流量は異なったものとなり、これら各電極棒１０２ａ〜１０２ｃ間の距離の変動に依存した誤差を有するものとなってしまう。そして、各電極棒１０２ａ〜１０２ｃ間の距離は、この土中水分検出装置及び潅水装置を設置する作業時に所定の距離に設定されるが、電極棒１０２ａ〜１０２ｃの先端部は土壌中に埋設されるので、これら電極棒１０２ａ〜１０２ｃの先端部同士の距離は、直接確認することができず、正確に所定の距離に保つことは困難であることから、必ずしも一定の距離に保たれるとは限らない。そのため、この土中水分検出装置及び潅水装置においては、各電極棒１０２ａ〜１０２ｃ間の距離が所定の距離となるように設置しなければならず、設置作業が煩雑であり、また、土壌の乾燥状態について正確な測定が行えず、土壌の乾燥状態に応じた最適な潅水を行うことができない。更に、この従来の土中水分検出装置の各電極棒１０２ａ〜１０２ｃは、Ｌ字状に屈曲されてなることから、小規模栽園やプランターには使用し辛いものとなっている。すなわち、電極棒１０２ａ〜１０２ｃは、図５に示すように先端が互いに対向するように配置し易くするためにＬ字状に屈曲してなる。しかしながら、これら各電極棒１０２ａ〜１０２ｃがこのようにＬ字状の形状であると、通常の農園のように図５に示すような畝１０４が形成された栽園では使いやすいものの、このような畝が形成されていない一般家庭での小規模栽園やプランターでの使用には不向きなものとなっている。
【０００４】
そこで、本発明は、上述の実情に鑑みて提案されるものであって、装置の設置状態等に依存せずに土壌の乾燥状態を正確に検出することができ、設置が容易化された土中水分検出装置を提供し、また、この土中水分検出装置による検出結果に応じて土壌の乾燥状態に応じた最適な潅水を行うことができる潅水装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述の課題を解決するため提案されたものであり、第１の発明（請求項１記載の発明）に係る土中水分検出装置は、土壌中に埋設されてセンサ素子となる抵抗素子と、上記抵抗素子の両端間に電圧を印加する電源と、上記抵抗素子に流れる電流量及びこの抵抗素子の周囲の土中に流れる電流量の和と、所定の閾値電流値と比較する比較器と、上記比較器における比較結果に応じて、上記抵抗素子が埋設された箇所における土中水分を検出することを特徴とするものである。
【０００６】
また、第２の発明（請求項２記載の発明）に係る土中水分検出装置は、上記第１の発明において、上記電源は、抵抗素子の両端間に交流電圧を印加することを特徴とするものである。
【０００７】
また、第３の発明（請求項３記載の発明）に係る土中水分検出装置は、上記第２の発明において、上記電源は、発振器を備え、抵抗素子の両端間に所定の周波数の交流電圧を印加することを特徴とするものである。
【０００８】
また、第４の発明（請求項４記載の発明）に係る土中水分検出装置は、上記第２又は第３の発明において、電源が抵抗素子の両端間に印加する電圧は、正負の電圧比がそれぞれ略々５０％であることを特徴とするものである。
【０００９】
また、第５の発明（請求項５記載の発明）に係る潅水装置は、上記第１乃至第４の発明のいずれか一に記載の土中水分検出装置と、上記土中水分検出装置における土中水分の検出結果に応じて潅水動作を実行する制御手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００１０】
また、第６の発明（請求項６記載の発明）に係る潅水装置は、第５の発明の潅水装置において、上記制御手段は、潅水動作を実行したときに、潅水動作を実行したことを外部に送信することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
第１の発明の土中水分検出装置では、土壌中に埋設されてセンサ素子となる抵抗素子に流れる電流量及びこの抵抗素子の周囲の土中に流れる電流量の和に基づいて土中水分を検出するので、設置状態等に依存せず、抵抗素子の埋設箇所における土中水分を正確に検出することができ、また、設置が容易なものとされている。また設置状態等に依存することが無いことから、通常の農園のみならず、一般家庭の小規模栽園やプランター等でも使用し易いものとなっている。
【００１２】
また、第２の発明の土中水分検出装置では、第１の発明の土中水分検出装置において、電源は、抵抗素子の両端間に交流電圧を印加するので、抵抗素子の埋設箇所における土中水分を安定して検出することができる。
【００１３】
また、第３の発明の土中水分検出装置では、第２の発明の土中水分検出装置において、電源は、発振器を備え、抵抗素子の両端間に所定の周波数の交流電圧を印加するので、商用電源のアースに起因するノイズの影響を受けずに土中水分を正確に検出することができる。
【００１４】
また、第４の発明の土中水分検出装置では、第２又は第３の発明の土中水分検出装置において、電源が抵抗素子の両端間に印加する電圧は、正負の電圧比がそれぞれ略々５０％であるので、抵抗素子の電蝕を防止することができる。
【００１５】
また、第５の発明の潅水装置は、第１乃至第４の発明の土中水分検出装置と、この土中水分検出装置における土中水分の検出結果に応じて潅水動作を実行する制御手段とを備えているので、土中の乾燥状態を正確に検出し、この検出結果に応じて土壌の乾燥状態に応じた最適な潅水を行うことができる。
【００１６】
また、第６の発明の潅水装置は、第５の発明の潅水装置において、制御手段は、潅水動作を実行したときに、潅水動作を実行したことを外部に送信するので、この潅水装置から離れた場所においても、潅水が実行されたことを知ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明に係る土中水分検出装置及びこの土中水分検出装置を備えた潅水装置の最良の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１８】
〔土中水分検出装置の実施の形態〕
図１は、本発明に係る土中水分検出装置及び潅水装置の主要構成を示すブロック図である。この土中水分検出装置は、図１に示すように、直流電源を供給されて作動する複数の発振器（オシレータ）１ａ，１ｂ，１ｃ・・を備えている。これら発振器１ａ，１ｂ，１ｃ・・は、１０ｋＨｚ乃至５０ｋＨｚ程度の所定の周波数で発振し、所定の周波数の交流電源を供給する。
【００１９】
これら発振器１ａ，１ｂ，１ｃ・・には、それぞれに対応して、センサ素子となる抵抗素子２ａ，２ｂ，２ｃ・・の一端側が接続されている。これら抵抗素子２ａ，２ｂ，２ｃ・・の他端側は接地電位となされ、抵抗素子２ａ，２ｂ，２ｃ・・には、発振器１ａ，１ｂ，１ｃ・・から供給される交流電圧が印加される。また、これら抵抗素子２ａ，２ｂ，２ｃ・・は、水分量の検出対象箇所となる土中に埋設される。これら抵抗素子２ａ，２ｂ，２ｃ・・に発振器１ａ，１ｂ，１ｃ・・により交流電圧が印加されたとき、これら抵抗素子２ａ，２ｂ，２ｃ・・の両端間に流れる電流量は、比較器３ａ，３ｂ，３ｃ・・により、所定の閾値電流値と比較される。このとき、閾値電流値と比較される電流量は、抵抗素子２ａ，２ｂ，２ｃ・・に流れる電流量と、これら抵抗素子２ａ，２ｂ，２ｃ・・が埋設された土中において抵抗素子２ａ，２ｂ，２ｃ・・の周囲の土中を流れる電流量との和である。
【００２０】
そして、センサ素子となる抵抗素子２ａ，２ｂ，２ｃ・・に流れる電流量の測定値は、切替スイッチ４を介して、差動アンプ及びデジタル回路５を経て、デジタル表示器６において表示される。このデジタル表示器６における表示は、例えば、３桁の数値による表示であり、土中の水分含有量（％）に対応するように構成されている。すなわち、抵抗素子２ａ，２ｂ，２ｃ・・の周囲の土中を流れる電流量が少ないときには、デジタル表示器６において表示される数値が小さくなり、抵抗素子２ａ，２ｂ，２ｃ・・の周囲の土中を流れる電流量が多いときには、デジタル表示器６において表示される数値が大きくなるものとされ、このデジタル表示器６において表示される数値は、検出対象箇所となる土中の水分含有量（％）を示している。また、切替スイッチ４は、デジタル表示器６において数値を表示する対象となる抵抗素子２ａ，２ｂ，２ｃ・・のいずれかを選択するためのものである。すなわち、切替スイッチ４を切替操作することにより、任意の抵抗素子２ａ，２ｂ，２ｃ・・を選択して、その抵抗素子２ａ，２ｂ，２ｃ・・の埋設箇所における土中水分の含有量をデジタル表示器６において表示させることができる。
【００２１】
図２は、本発明に係る土中水分検出装置の構成を示す正面図である。各抵抗素子２ａ，２ｂ，２ｃ・・は、図２に示すように、上述の発振器１ａ，１ｂ，１ｃ・・、比較器３ａ，３ｂ，３ｃ・・、切替スイッチ４、差動アンプ及びデジタル回路５及びデジタル表示器６等を内蔵した本体部筐体７に対し、コード８及びコネクタプラグ９を介して、抵抗素子コネクタ１０ａ，１０ｂ，１０ｃ・・において接続される。これら抵抗素子コネクタ１０ａ，１０ｂ，１０ｃ・・は、本体部筐体７内において、発振器１ａ，１ｂ，１ｃ・・及び比較器３ａ，３ｂ，３ｃ・・に接続されている。また、本体部筐体７には、各抵抗素子２ａ，２ｂ，２ｃ・・への電源供給を選択的に供給及び遮断するためのスイッチ１４ａ，１４ｂ，１４ｃ・・が設けられている。さらに、本体部筐体７には、上述した土中の水分含有量を示すデジタル表示器６と、このデジタル表示器６において数値を表示する対象となる抵抗素子２ａ，２ｂ，２ｃ・・を選択するための切替スイッチ４が設けられている。更に、本体部筐体７には、後述する潅水機構１３ａ，１３ｂ，１３ｃ・・と接続する潅水機構コネクタ２０ａ，２０ｂ，２０ｃ・・と、これら潅水機構コネクタ２０ａ，２０ｂ，２０ｃ・・が通電されて潅水機構１３ａ，１３ｂ，１３ｃ・・が作動中であることを示す潅水ランプ２２が設けられている。また、各抵抗素子２ａ，２ｂ，２ｃ・・は、一端側に接続されたコード８を介して電源を供給され、他端側を、この他端側に接続されたコード８を介して接地電位となされる。これら抵抗素子２ａ，２ｂ，２ｃ・・の両端側部分は、例えば、いわゆるエポキシ樹脂等の合成樹脂材料１１ａ，１１ｂによって覆われるとともに、一部が電極として露出されている。これら抵抗素子２ａ，２ｂ，２ｃ・・は、例えば、土中の深さ１００ｍｍ程度の箇所に埋設されて使用される。
【００２２】
図３は、本発明に係る土中水分検出装置の抵抗素子が埋設される畑の畝を示す斜視図である。抵抗素子２ａ，２ｂ，２ｃ・・は、図３に示すように、センサ素子として、畑の畝１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃ・・などに埋設される。この場合、各抵抗素子２ａ，２ｂ，２ｃ・・は、畝１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃ・・において育成される農作物の根の部分の近傍にそれぞれ埋設することが望ましい。
【００２３】
この土中水分検出装置においては、土壌中に埋設される抵抗素子２ａ，２ｂ，２ｃ・・中を流れる電流量と、図２において矢印Ａで示すように、この抵抗素子２ａ，２ｂ，２ｃ・・の周囲の土中に流れる電流量の和に基づいて土中水分を検出する。抵抗素子２ａ，２ｂ，２ｃ・・の両端間の間隔は常に一定であるので、この土中水分検出装置においては、抵抗素子２ａ，２ｂ，２ｃ・・の設置は容易なものとなっており、また設置状態に依らず抵抗素子２ａ，２ｂ，２ｃ・・の埋設箇所における土中水分を正確に検出することができる。また、この土中水分検出装置においては、抵抗素子２ａ，２ｂ，２ｃ・・の両端間には、交流電圧が印加されるので、抵抗素子２ａ，２ｂ，２ｃ・・の埋設箇所における土中水分を安定して検出することができる。そして、この土中水分検出装置においては、抵抗素子２ａ，２ｂ，２ｃ・・の両端間には、発振器１ａ，１ｂ，１ｃ・・によって、所定の周波数の交流電圧が印加されるので、例えば、商用交流電源をそのまま抵抗素子２ａ，２ｂ，２ｃ・・に印加する場合に生ずるようなアースに起因するノイズの影響を受けず、土中水分を正確に検出することができる。さらに、この土中水分検出装置においては、抵抗素子２ａ，２ｂ，２ｃ・・の両端間に印加される電圧は、正負の電圧比がそれぞれ略々５０％であることが望ましい。正負の電圧比がそれぞれ略々５０％である電圧を抵抗素子２ａ，２ｂ，２ｃ・・に印加するようにすることにより、この抵抗素子２ａ，２ｂ，２ｃ・・自身の電蝕を防止することができる。
【００２４】
〔潅水装置の実施の形態〕
そして、本発明に係る潅水装置は、図１に示すように、上述した土中水分検出装置を備え、比較器３ａ，３ｂ，３ｃ・・における比較結果に応じて動作する制御手段を有している。この制御手段は、各比較器３ａ，３ｂ，３ｃ・・に対応されて接続されたタイマ１２ａ，１２ｂ，１２ｃ・・と、これらタイマ１２ａ，１２ｂ，１２ｃ・・の出力に応じて動作するポンプ等の潅水機構１３ａ，１３ｂ，１３ｃ・・とを備えている。この制御手段においては、比較器３ａ，３ｂ，３ｃ・・における比較結果により、土中水分の含有量が所定量以下である場合には、タイマ１２ａ，１２ｂ，１２ｃ・・が作動し、このタイマ１２ａ，１２ｂ，１２ｃ・・からの出力に応じて、所定の一定時間に亘って潅水機構１３ａ，１３ｂ，１３ｃ・・が作動し、潅水動作がなされる。
【００２５】
本体部筐体７には、図２に示すように各タイマ１２ａ，１２ｂ，１２ｃ・・が動作する一定時間を調整するためのタイマダイヤル１５ａ，１５ｂ，１５ｃ・・が設けられており、各タイマ１２ａ，１２ｂ，１２ｃ・・は、タイマダイヤル１５ａ，１５ｂ，１５ｃ・・を用いることにより、この設定時間を調整できるようになされている。また、この本体部筐体７には、上述の通りこれらタイマ１２ａ，１２ｂ，１２ｃ・・と接続されてなる潅水機構コネクタ２０ａ，２０ｂ，２０ｃ・・が設けられており、本体部筐体７はこの潅水機構コネクタ２０ａ，２０ｂ，２０ｃ・・を介して図２中では省略した潅水機構１３ａ，１３ｂ，１３ｃ・・と接続される。また、この本体部筐体７には、上述の通り、この潅水機構コネクタ２０ａ，２０ｂ，２０ｃ・・に通電されて潅水機構１３ａ，１３ｂ，１３ｃ・・が動作中に点灯する潅水ランプ２２が設けられている。なお、この本発明に係る潅水装置においては、図１に示すように、各潅水機構１３ａ，１３ｂ，１３ｃ・・に送信装置１６を接続し、この送信装置１６により、潅水動作が実行されたときに潅水動作が実行されたことが外部に送信されるようにしてもよい。この送信装置１６としては、例えば、携帯電話に対して所定のメッセージを送信する装置、電子メールによって所定のメッセージを送信する装置、無線通信により所定のメッセージを送信する装置や、あるいは、音声により所定のメッセージを発する装置などを用いることができる。このような送信装置１６を用いることにより、例えば、携帯電話等により、この潅水装置から離れた場所においても、潅水がなされたことを知ることができる。また、この送信装置１６は、デジタル表示器６によって表示される数値等の情報をも送信するものとしてもよい。さらに、この送信装置１６は、潅水機構１３ａ，１３ｂ，１３ｃ・・以外の外部駆動装置１７に所定の信号を送ることによって、この外部駆動装置１７を制御するようにしてもよい。この外部駆動装置１７は、例えば、潅水が行われる場所が温室内などである場合において、この温室における窓を開放させたり、換気扇を駆動させるものである。すなわち、このような外部駆動装置１７が接続された潅水装置を用いることにより、潅水機構１３ａ，１３ｂ，１３ｃ・・の潅水動作に連動して、窓や換気扇が自動的に駆動されることとなる。
【００２６】
図４は、本発明に係る潅水装置の動作を示すタイミングチャートである。この潅水装置においては、図４に示すように、土中水分の含有量が設定値以下であることが検出されると（Ａ）、潅水機構１３ａ，１３ｂ，１３ｃ・・の潅水（給水）動作が開始され、土中水分の含有量が増加してゆく。そして、タイマにより設定された時間が経過すると（Ｂ）、潅水（給水）動作が停止される。なお、この潅水動作中（（Ａ）と（Ｂ）との間）には、上述の潅水ランプ２２の点灯もなされる。また、本体部筐体７には、図２に示すように、このセンサランプ１８を設け、土中水分の含有量が設定値以下であることが検出されたときには、土中水分の含有量が設定値以下であることを示すためにセンサランプ１８を点灯させることとしてもよい。そして、図４に示すように、土中水分の含有量が設定値以上となると（Ｃ）、土中水分の含有量が設定値以下であることを示すセンサランプを消灯させる。以後、土中水分の含有量が再び設定値以下となったときには、再び潅水（給水）動作が開始され、上述の動作を繰り返す。このようにして、この潅水装置においては、土中の乾燥状態を正確に検出するとともに、この検出結果に応じて土壌の乾燥状態に応じた最適な潅水を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明に係る土中水分検出装置及び潅水装置の実施の形態における主要構成を示すブロック図である。
【図２】本発明に係る土中水分検出装置の抵抗素子の構成を示す正面図である。
【図３】本発明に係る土中水分検出装置の抵抗素子が埋設される畑の畝を示す斜視図である。
【図４】本発明に係る潅水装置の動作を示すタイミングチャートである。
【図５】従来の潅水装置の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００２８】
１ａ，１ｂ，１ｃ・・    発振器
２ａ，２ｂ，２ｃ・・    抵抗素子
３ａ，３ｂ，３ｃ・・    比較器
１２ａ，１２ｂ，１２ｃ・・    タイマ
１３ａ，１３ｂ，１３ｃ・・    潅水機構
１６    送信装置
【図１】
2005265664.tif 000003
【図２】
2005265664.tif 000004
【図３】
2005265664.tif 000005
【図４】
2005265664.tif 000006
【図５】
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